一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，涉及隧道定位技术领域，解决了现有技术中隧道人员的定位效率以及隧道人员在隧道内的行为是否正常无法准确判断的技术问题，将设定的基站进行合理匹配信号放大器，从而确保施工隧道内各个区域均为接收到合格强度的信号波，减少施工隧道内工作人员无法接收到信号波，导致工作人员定位不准确造成工作人员的定位效率降低；将基站对应当前超远距离的定位效果进行分析，从而判定当前基站进行人员定位是否合格，防止出现超远距离的定位效果差导致工作人员在隧道内的安全性能降低；将隧道区域内的工作人员进行实时行为分析检测，通过工作人员对应位置的改变来判定隧道作业是否出现异常。是否出现异常。是否出现异常。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统


[0001]本专利技术涉及隧道定位
，具体为一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统。

技术介绍

[0002]公路、铁路隧道的建筑施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使隧道建筑施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求一种能够高效、准确的隧道人员定位系统。综合来说，这种需求主要包括人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理。隧道人员定位系统具有：人员位置定位、携卡人员出入洞时刻考勤、重点区域出入时刻、限制区域出入时刻及报警、洞内工作时间、洞内和重点区域人员数量、洞内人员活动路线等监测、显示、打印、存储、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。在遏制超定员生产、事故应急救援、领导洞内带班管理、特种作业人员管理、洞内作业人员考勤定位等方面发挥着重要作用。
[0003]但是在现有技术中，无法在隧道人员进入隧道时，确保隧道人员的定位效率以及隧道人员在隧道内的行为是否正常，从而不能够对隧道人员进行准确定位，且不能够及时判断隧道人员的突发状况。
[0004]针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，将设定的基站进行合理匹配信号放大器，从而确保施工隧道内各个区域均为接收到合格强度的信号波，减少施工隧道内工作人员无法接收到信号波，导致工作人员定位不准确造成工作人员的定位效率降低；将基站对应当前超远距离的定位效果进行分析，从而判定当前基站进行人员定位是否合格，防止出现超远距离的定位效果差导致工作人员在隧道内的安全性能降低；将隧道区域内的工作人员进行实时行为分析检测，通过工作人员对应位置的改变来判定隧道作业是否出现异常，便于在隧道作业出现异常时及时进行控制，将隧道作业出现异常的影响降至最低。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，用于基站端，包括：
[0008]基站设定单元，用于对当前施工隧道设定基站，并将设定的基站进行合理匹配信号放大器；
[0009]超远距离定位单元，用于在完成基站设定以及对应信号放大器合理匹配后，将基站对应当前超远距离的定位效果进行分析，判定当前基站的定位效果是否合格；
[0010]人员通讯建立单元，用于在基站定位效果分析合格后，将工作人员与基站建立通讯连接；
[0011]实时行为检测单元，用于在工作人员通讯连接合格建立后，将隧道区域内的工作人员进行实时行为分析检测。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，基站设定单元的基站设定过程如下：
[0013]将当前施工隧道对应区域进行划分，且将对应区域划分为i个子区域，i为不为零的自然数，采集到各个子区域内周边环境的平均湿度值以及各个子区域内周边环境内遮挡物的数量，并将各个子区域内周边环境的平均湿度值以及各个子区域内周边环境内遮挡物的数量分别标记为SD i和SL i；通过分析获取到各个子区域的基站设定系数Xi；将各个子区域的基站设定系数Xi与基站设定系数阈值进行比较：
[0014]若子区域的基站设定系数Xi超过基站设定系数阈值，则判定对应子区域不适合设定基站，将对应子区域标记为非合适区域；若子区域的基站设定系数Xi未超过基站设定系数阈值，则判定对应子区域适合设定基站，将对应子区域标记为合适区域；将合适区域作为基站设立点位，获取到当前基站设立点位与施工隧道区域的最远距离，若对应最远距离超过对应距离阈值，则判定当前基站设立点位需要安装信号放大器；反之，则判定当前基站设立点位不需要安装信号放大器。
[0015]作为本专利技术的一种优选实施方式，超远距离定位单元的超远距离定位分析过程如下：
[0016]采集到基站设立点与隧道区域相对端距离最远的区域，并将其标记为超远定位区域，采集到基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率以及对应定位错误的最大距离差值，并将基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率以及对应定位错误的最大距离差值分别与错误频率阈值和距离差值阈值进行比较：
[0017]若基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率超过错误频率阈值，或者对应定位错误的最大距离差值超过距离差值阈值，则判定基站设立点的基站定位效率合格，生成基站合格运行信号并将基站合格运行信号发送至人员通讯建立单元；
[0018]若基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率未超过错误频率阈值，且对应定位错误的最大距离差值未超过距离差值阈值，则判定基站设立点的基站定位效率不合格，生成基站不合格运行信号并将基站不合格运行信号发送至服务器。
[0019]作为本专利技术的一种优选实施方式，人员通讯建立单元元接收到基站合格运行信号后，将工作人员与基站建立通讯连接，工作人员进入隧道区域前，基站发送信号波至各个工作人员佩戴的信号接收器，若信号接收器接收到信号波且将信号波转送至对应基站，则判定信号接收器的对应工作人员与基站建立通讯连接，反之，则判定信号接收器的对应工作人员与基站未建立通讯连接；
[0020]在建立通讯连接后，工作人员进入隧道后，根据基站与工作人员对应信号接收器的信号波传递以及对应基站的实时位置，获取到工作人员的当前位置，并将其标记为人员定位位置；
[0021]将人员定位位置与对应工作人员的实时位置进行距离比较，若人员定位位置与对应工作人员的实时位置对应距离差值处于距离差值阈值范围内，则判定通讯连接建立合格，生成通讯合格信号并将通讯合格信号发送至实时行为检测单元；若人员定位位置与对应工作人员的实时位置对应距离差值未处于距离差值阈值范围内，则判定通讯连接建立不合格，生成通讯不合格信号并将通讯不合格信号发送至服务器。
[0022]作为本专利技术的一种优选实施方式，实时行为检测单元的实时行为检测过程如下：
[0023]将隧道区域内各个工作人员标记为分析点位，采集到各个分析点位的平均移动速
度增加幅度以及同一区域内分析点位的数量增加速度，并将各个分析点位的平均移动速度增加幅度以及同一区域内分析点位的数量增加速度分别与速度增加幅度阈值和数量增加速度阈值进行比较：
[0024]若分析点位的平均移动速度增加幅度超过速度增加幅度阈值，或者同一区域内分析点位的数量增加速度超过数量增加速度阈值，则判定当前隧道区域内工作出现异常，生成作业风险信号并将作业风险信号发送至服务器；服务器接收到作业风险信号后，将隧道区域内作业设备进行暂停，并对隧道区域内工作人员进行检测；若分析点位的平均移动速度增加幅度未超过速度增加幅度阈值，且同一区域内分析点位的数量增加速度未超过数量增加速度阈值，则判定当前隧道区域内工作正常，生成作业正常信号并将作业正常信号发送至服务器。
[0025]作为本专利技术的一种优选实施方式，用于服务器，包括：
[0026]隧道监管单元用于对隧道区域内进行监测，采集到隧道区域内的空气流动速度以及隧道区域内鼓风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，其特征在于，用于基站端，包括：基站设定单元，用于对当前施工隧道设定基站，并将设定的基站进行合理匹配信号放大器；超远距离定位单元，用于在完成基站设定以及对应信号放大器合理匹配后，将基站对应当前超远距离的定位效果进行分析，判定当前基站的定位效果是否合格；人员通讯建立单元，用于在基站定位效果分析合格后，将工作人员与基站建立通讯连接；实时行为检测单元，用于在工作人员通讯连接合格建立后，将隧道区域内的工作人员进行实时行为分析检测。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，其特征在于，基站设定单元的基站设定过程如下：将当前施工隧道对应区域进行划分，且将对应区域划分为i个子区域，i为不为零的自然数，采集到各个子区域内周边环境的平均湿度值以及各个子区域内周边环境内遮挡物的数量，并将各个子区域内周边环境的平均湿度值以及各个子区域内周边环境内遮挡物的数量分别标记为SDi和SLi；通过分析获取到各个子区域的基站设定系数Xi；将各个子区域的基站设定系数Xi与基站设定系数阈值进行比较：若子区域的基站设定系数Xi超过基站设定系数阈值，则判定对应子区域不适合设定基站，将对应子区域标记为非合适区域；若子区域的基站设定系数Xi未超过基站设定系数阈值，则判定对应子区域适合设定基站，将对应子区域标记为合适区域；将合适区域作为基站设立点位，获取到当前基站设立点位与施工隧道区域的最远距离，若对应最远距离超过对应距离阈值，则判定当前基站设立点位需要安装信号放大器；反之，则判定当前基站设立点位不需要安装信号放大器。3.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，其特征在于，超远距离定位单元的超远距离定位分析过程如下：采集到基站设立点与隧道区域相对端距离最远的区域，并将其标记为超远定位区域，采集到基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率以及对应定位错误的最大距离差值，并将基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率以及对应定位错误的最大距离差值分别与错误频率阈值和距离差值阈值进行比较：若基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率超过错误频率阈值，或者对应定位错误的最大距离差值超过距离差值阈值，则判定基站设立点的基站定位效率合格，生成基站合格运行信号并将基站合格运行信号发送至人员通讯建立单元；若基站设立点对应基站对超远定位区域定位的错误频率未超过错误频率阈值，且对应定位错误的最大距离差值未超过距离差值阈值，则判定基站设立点的基站定位效率不合格，生成基站不合格运行信号并将基站不合格运行信号发送至服务器。4.根据权利要求3所述的一种基于UWB技术的超远距离隧道人员定位系统，其特征在于，人员通讯建立单元元接收到基站合格运行信号后，将工作人员与基站建立通讯连接，工作人员进入隧道区域前，基站发送信号波...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亦伶，强定龙，何林，
申请(专利权)人：苏州陆禾电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：